физика экзотических ядер

S U M M A R Y ÔÈÇÈÊÀ ÝÊÇÎÒÈ×ÅÑÊÈÕ ßÄÅÐ Ю.Э.ПЕНИОНЖКЕВИЧ Московский инженерно физический институт В статье рассказано об одном из важнейших направлений современной ядерной физики — получении и исследовании свойств экзотических ядер. Представлены методы получения таких ядер с помощью ускорителей и рассмотрены необычные свойства новых синтезированных искусственно легчайших и сверхтяжелых ядер. © Пенионжкевич Ю.Э., 1995 Flerov Laboratory of Nuclear Reactions works on the generation of exotic nuclei and the analysis of their properties are discussed. The methods of producing such nuclei with the help of accelerators, which also reveal unusual characteristics of new artificially synthesized superlight and super-heavy nuclei, are described. ПОЛУЧЕНИЕ ЭКЗОТИЧЕСКИХ ЯДЕР Фундаментальная проблема ядерной физики — получение и изучение свойств ядер, находящихся в экстрeмальном состоянии — экзотических ядер. Это ядра, имеющие большой угловой момент (“бешено” вращающиеся ядра), высокую энергию возбуждения (“горячие” ядра), сильнодеформированные ядра (супер- и гипердеформация, ядра с необычной конфигурацией), ядра с аномально высоким числом нейтронов или протонов (нейтроноизбыточные и протоноизбыточные ядра), сверхтяжёлые ядра с числом протонов Z > 110 . Изучение свойств ядерной материи в экстремальных состояниях дает информацию о свойствах микромира и позволяет моделировать различные процессы, происходящие во Вселенной. На рис.1 cхематично показаны состояния ядерной материи. Первое состояние — симметричная ядерная материя (1). Оно определяется свойствами стабильных ядер — их энергией (Е), плотностью распределения нейтронов (N) и протонов (Z), массой (m) и др. Второе состояние — это чисто нейтронная материя, аналогом которой могут быть нейтронные звезды. Оно достигается увеличением нейтронного избытка в ядрах, которые искусственно синтезируются в лабораторных условиях на мощных ускорителях. И наконец материя, соответствующая состоянию вещества в сверхновых космических образованиях, характеризующаяся черезвычайно высокой плотностью (~1012 г/cм3 ) и температурой (~109 градуса). Это состояние материи также моделируется искусственно в ядерных реакциях с ускоренными до высоких энергий ядрами (несколько гигаэлектронвольт на нуклон). Таким образом, синтезируя и изучая экзотические состояния ядер, мы продвигаемся в понимании не только фундаментальных свойств самого ядра, но и окружающей нас Вселенной. Однако искуственный синтез экзотических ядер — сложная задача, требующая нетрадиционных методов решения. Для этого используются ускорители тяжелых ионов с энергиями от десятков мегаэлектронвольт до сотен гигаэлектронвольт. Для того чтобы началась ядерная реакция, энергия ускоренного ядра должна превышать кулоновскую энергию отталкивания двух положительно заряженных ядер, которая обычно составляет несколько десятков мегаэлектронвольт. При энергиях выше кулоновского барьера возможны различные каналы реакции, вероятность которых зависит от энергии ядра-снаряда, от свойств самих взаимодействующих ядер, а также от расстояния, на котором Соросовский Образовательный Журнал, №1, 1995 Состояния ядерной материи Нейтронная Взрыв сверхновой звезда Материя в сверхновой Горячее ядро Холодное ядро Симметричная ядерная материя Упругое Реакция Последовательный рассеяние передачи развал Ассимметричная ядерная материя 0 0,1 0,2 0,3 Z/(N + Z) γ Стабильное ядро